1、第5章 金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測傳統(tǒng)的避雷器由帶有火花間隙并以碳化硅作為閥片原料的閥片電阻構成。20世紀7080年代，新型的無間隙以氧化鋅為閥片原料的氧化鋅避雷器。優(yōu)越的保護性能、無續(xù)流，動作負載輕，耐重復動作能力強、通流容量大、性能穩(wěn)定，抗老化能力強，能適應防污、高海拔地區(qū)和GIS等多種特殊需要。成本低，適于大批量生產。避雷器發(fā)展的主要方向。第5章 金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測氧化鋅電阻片有極為優(yōu)越的非線性特性：在正常工作電壓下電阻很高，相當于一絕緣體，可以不用串聯(lián)火花間隙來隔離工作電壓。在正常工作電壓下流過氧化鋅電阻片的電流僅達微安級。在過電壓作用下電阻很小，殘壓很低。 ZnO閥片的伏安特

2、性 第5章 金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測由于閥片(電阻片)長期承受工頻電壓作用而產生劣化，引起電阻特性的變化導致流過閥片的泄漏電流增加；由于避雷器結構不良、密封不嚴使內部構件和閥片受潮，也會導致運行中避雷器泄漏電流增加。阻性分量電流的急劇增加，可使閥片溫度上升而發(fā)生熱崩潰，還會引起爆炸事故。監(jiān)測氧化鋅避雷器的阻性電流可診斷其絕緣狀況。第5章 金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測氧化鋅閥片的介電常數(shù)很大,r10002000，在正常工作電壓下流過閥片的主要是容性泄漏電流。在正常情況下阻性分量僅占全電流的5%20%。（比容性設備比例大）監(jiān)測阻性電流的關鍵是要從以容性為主的總電流中分離出微弱的阻性電流。ZnO電阻

3、片的等值電路 第5章 金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測診斷方法說 明實例全電流法方法簡便可行，發(fā)現(xiàn)受潮靈敏；但對早期老化不靈敏，往往要等阻性電流分量增大幾倍后才能發(fā)現(xiàn)交流或整流型電流表阻性電流分量法方法較復雜，但易于發(fā)現(xiàn)比較早期的老化阻性電流儀功率損耗測定因阻性電流所引起的功耗增加功耗儀元件溫度測定因功率損耗而引起的MOA的溫度升高紅外攝象儀MOA在線監(jiān)測的主要方法 n全電流法n高次諧波法MOA的非線性特性，即使外施電壓是正弦的，全電流也非正弦，即包含有高次諧波。如將全電流中的容性及阻性分量也分別分解出其基波及諧波，在正弦型的外施電壓下，通過測量三次諧波電流后可根據(jù)經驗式來推出阻性電流。 n零序電流

4、法三臺避雷器均為同一類且均正常時。測得的三相基波之相量和應接近于零。 n阻性電流檢測金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測方法n全電流法金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測方法放電計數(shù)器微安表一體化監(jiān)測儀即全電流法，MOA老化或受潮時，阻性電流增加，從而全電流隨之增加，可以根據(jù)這一特征來判斷MOA的運行狀況。監(jiān)測總泄漏電流的變化在一定程度上可以判斷阻性電流的變化。這種方法簡單方便，但在正常情況下，MOA總泄漏電流的阻性分量只占容性分量10左右，且兩者基波相差900，這使得監(jiān)測到的總泄漏電流的有效值或平均值主要取決于容性電流分量，即便是阻性電流增加一倍，總泄漏電流的變化也不是太明顯，。 第一節(jié)補償法測量阻性電流第一節(jié)

5、補償法測量阻性電流一、全硬件補償法一、全硬件補償法1、基本原理用鉗形電流互感器(傳感器)從MOA的引下線處取得電流信號I0，從分壓器或電壓互感器二次側取得電壓信號Us。電壓信號Us經移相器前移90相位后得Us0(以便與I0中的電容電流分量同相)，再經放大后與I0一起送入差分放大器。在放大器中，將GUs0與I0相減；并由乘法器等組成的自動反饋跟蹤，以控制放大器的增益G使同相的（IcGUs0）的差值降為零，即I0中的容性分量全部被補償去掉；剩下的僅為阻性分量IR，而且直接以數(shù)字顯示。再根據(jù)Us及IR即可獲得MOA的功率損耗P。 第一節(jié)補償法測量阻性電流第一節(jié)補償法測量阻性電流一、全硬件補償法一、全

6、硬件補償法1、基本原理UsIrUs0Ic=GUs0I0第一節(jié)補償法測量阻性電流第一節(jié)補償法測量阻性電流一、全硬件補償法一、全硬件補償法2、實例：LCD4型泄漏電流測量儀PAMOACTPTPVDM2M1IGCADFDFAXIRISEG0SESERISEXICISE第一節(jié)補償法測量阻性電流第一節(jié)補償法測量阻性電流一、全硬件補償法一、全硬件補償法3、相間干擾第一節(jié)補償法測量阻性電流第一節(jié)補償法測量阻性電流一、全硬件補償法一、全硬件補償法3、相間干擾一組成直線排列的三相一組成直線排列的三相MOAMOA第一節(jié)補償法測量阻性電流第一節(jié)補償法測量阻性電流一、全硬件補償法一、全硬件補償法3、相間干擾在測量邊相

7、A相底部的電流時，主要是A相外施電壓Ua經A相MOA所引起的容性分量Ia,c及阻性分量Ia,r；另外還有鄰相B相與A相間的雜散電容Ca,b所引起的容性干擾電流Ib(C相因距離A相更遠，其影響可忽略)。干擾電流Ib固然不大，但它在原阻性電流方向上的分量就將在A相下部在線測得的“視在”阻性分量Ia，r明顯增大了。B上對C相間的電容耦合使C相MOA下部測得的“視在”阻性分量變小。B相因位置居中，A、C兩邊相對其的電容耦合基本對稱，影響可忽略。 AUBUCUCIXICISEG0BACI,RIRIXI第一節(jié)補償法測量阻性電流第一節(jié)補償法測量阻性電流一、全硬件補償法一、全硬件補償法4、相間干擾的抑制 在停

8、電條件下，用外施電壓分別測量各相避雷器的I0，Ic，Ir，而后在運行條件下再測，但在PT輸出信號經光電隔離后，再加一移相器改變移相的角度使測量值與停電條件下測量值相同，記下移相值和I0，Ic，Ir值，并以此為基準，以后均在相同的移相條件下進行監(jiān)測，移相器一般由可變電阻器和電容器串聯(lián)組成。 當測量處于邊相位置的MOA時，不僅用一鉗形電流互感器測取該相MOA下端的電流，且用另一鉗形電流互感器測取與其對稱位置的另一邊相下端的電流。由于相間雜散電容的耦合，使兩邊相下端測得這兩電流之間的相位差已不是120，而是1202，因而可用軟件求出后將基準電壓相位自動移相角，然后仍可用常規(guī)的測阻性電流方法測出比較準

9、確的及P。 第一節(jié)補償法測量阻性電流第一節(jié)補償法測量阻性電流二、數(shù)字化軟件補償法二、數(shù)字化軟件補償法基本原理PTCTMOA隔離放大放大濾波濾波移相ADC單片計算機UIxUUIx，U經放大、濾波和U移相900后，U與Ic同相，對Ix和U進行A/D轉換后，由軟件計算。令 ，K為計算系數(shù)，不斷改變k值，使達到最小，則2kUIxkUIIxr第一節(jié)補償法測量阻性電流第一節(jié)補償法測量阻性電流二、數(shù)字化軟件補償法二、數(shù)字化軟件補償法基本原理光電隔離放大器1放大器2AMOACT1PT1光電隔離放大器1放大器2BMOACT2PT2光電隔離放大器1放大器2CMOACT3PT3A/D轉換微型計算機第二節(jié)諧波分析法監(jiān)

10、測阻性電流第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流1、基本原理滿足狄里赫利條件(即給定的周期性函數(shù)在有限的區(qū)間內，只有有限個第一類間斷點和有限個極大值和極小值)的電力系統(tǒng)電壓ux、電流ix，可按傅里葉級數(shù)分解為直流分量和各次諧波分量之和： 1010)sin()sin(kkkmxkkkmxtkIIitkUUu（1）（2）式中：U0電壓的直流分量， I0電流的直流分量，Ukm電壓的各次諧波幅值， Ikm電流的各次諧波幅值，k電壓的各次諧波相角， k電流的各次諧波相角，k= 1，2，3，4由于 ，而一般認為，在小電流區(qū)電容變化很小，因此有由式（1）得泄漏電流的容性分量： 其中 。令IRk為第k次諧波阻性電流幅值

11、，可以認為阻性泄漏電流和容性泄漏電流同次諧波的相角相差 ，而第k次諧波電壓與第k次諧波阻性電流同相，所以，阻性電流：第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流1、基本原理（4）iC dudtudC dtCxxdC dt 01)cos(kkCktxCtkIdduCiIk CUCkkm210)sin(kkRkRtkIIi（3）將式（5）兩邊同乘以sin(nt+n)，并對兩邊在一周期內取定積分，有：第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流1、基本原理（6）（5）CRxiiiIIk tIIk tIk tkmkkRkkkCkkk01011sin()sin()cos()dtt

12、ntkIdttntkITknkRknTkkkm 0101)sin()sin()sin()sin( TknkCkdttntkI01)sin()cos(因為：將式（3）、式（4）、式（2）帶入其中并化簡有：第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流1、基本原理三角函數(shù)在一個周期內定積分的正交特性：sinmxdxT00cosmxdxT00(sin)mxdxTT202(cos)mxdxTT202sincosmxnxdxT00sinsin()mxnxdxmnT00coscos()mxnxdxmnT00第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流1、基本原理（7）對式（6），僅當

13、k=n時，對應項的定積分不為零，可化簡得為：由三角函數(shù)的積化和差公式可化簡式（7）得有：Ik tk tdtIk tdtkmkTkRkkTsin() sin()sin ()020Ik tdtIk tdtkmkkkkTRkkT122121200cos()cos()cos ()再由三角函數(shù)正交特性可得：IdtIdtkmkkTRkT2200cos()TITIkmkkRk22cos()即：第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流1、基本原理（9）（8）也即：所以有：TITIkmkkkkRk22coscossinsinIIIRkkmkkkmkkkkcos()coscossinsin同理，將式（5）兩邊同乘以cos(nt+n)，并在同一周期內取定積分，依據(jù)三角函數(shù)正交特性，僅當k=n時，定積分有不為零項?；喓罂傻茫篒IICkkmkkkmkkkksin()cossinsincos將ux、ix展開成傅里葉級數(shù)，運用FFT分解得各次諧波后，按式（4）、式（8）計算，就可求得MOA的基波阻性泄漏電流、各次諧波阻性泄漏電流和總阻性泄漏電流。 第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流第